脑机接口与交互分会暨脑机接口产业专家研讨会

发布时间: 2023-11-28

7月28日-30日,中国神经科学学会第十六届全国学术会议暨第二届中日韩国际会议在珠海隆重举办。这是我国神经科学领域规模最大、学术质量屈指可数的重要学术会议,参会人数约5700人。

7月29日下午,中国神经科学学会脑机接口与交互分会暨脑机接口产业路线图项目专家研讨会在珠海国际会展中心501C会议室顺利举行。会议围绕脑机接口技术发展中面临的挑战,分享了脑机接口在电极、芯片、算法、系统等方面的发展路径及最新进展。

本次会议由中国科学院上海微系统与信息技术研究所陶虎研究员主持。会议邀请到了浙江大学潘纲教授、中国科学院半导体研究所裴为华研究员、海南大学殷明教授做大会报告,清华大学施路平教授及团队出席了本次会议。

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报告嘉宾:陶虎研究员

报告主题:科技创新,点丝成金

陶虎研究员从进化的角度对大脑这个神秘的器官展开了介绍。大脑是人类身体中最复杂、最重要和最脆弱的器官,在学习、记忆、交流中发挥着重要功能。而脑机接口作为连接大脑和电脑(或其他电子设备)通讯的一种重要技术手段,在临床和商业上都具有广泛的应用前景。

在临床上,脑机接口技术可以针对脑疾病需求帮助病人康复;在商业领域,脑机接口有望极大地改善人们的生活方式甚至增强人类的能力。脑机接口作为一个高度学科交叉的领域,涉及电极、芯片、算法等学科,在高通量、低损伤、长期稳定载体设计上面临着诸多挑战。为了克服这些挑战,陶虎研究员详细介绍了实验室自主研发蚕丝电极技术的心路历程和研究经验。通过从蚕丝中提取蚕丝蛋白用于制作脑机接口的电极材料,结合先进的微纳加工技术,有望低损失地植入生物体大脑,并利用其可控降解的优势克服人体免疫反应,从而实现长期稳定植入。

最后陶虎研究员围绕着梭式辅助丝胶超柔性神经探针、无梭丝状超柔性神经探针、无梭丝状光电神经探针三个方面为大家详细介绍了蚕丝电极在脑机接口中的实验室成果以及应用场景。

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报告嘉宾:潘纲教授

报告主题:从脑机接口到脑机智能

潘纲教授首先列举了实验室往年在脑机接口领域的两个成果:人意念控制机械手玩“剪刀石头布”游戏;猴子意念控制机械手实现“抓、握、捏、勾”动作,为大家详细地描述了大脑作为生物智能的“硬件”基础,脑机接口技术是如何连接生物系统和信息系统。

近几年,光、电、磁、声等多种模态的观测和调控技术迅速发展,为理解大脑、连接大脑提供新的工具。同时,也有望通过作用方式、增强内容、耦合程度等形式,促进生物智能和机器智能的融合,进而形成更加丰富的新智能形式。

最后,潘教授围绕基于新型神经解码算法的意念控制和基于脉冲神经网络的皮层计算两个主题回顾了团队获取几年的研究成果。主要包括:(1)多模态动态集成框架的新型神经解码算法;(2)高位截瘫的临床病人通过脑控技术实现汉字书写;(3)听视觉增强的脑机融合大鼠表现更好的迷宫探索能力;(4)脑信息编码理论和脑环路解析计算技术;(5)基于脑皮层计算模型的脉冲神经网络及类脑计算机。

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报告嘉宾:裴为华研究员

报告主题:预制凝胶电极及其在SSVEP脑机接口中的应用

裴为华研究员围绕无创脑机接口在康复与外设控制、教育娱乐和国防军工上的应用为大家展开了详细介绍。此外,裴老师从电极材料和电极-皮肤界面、用户使用体验角度介绍了传统湿电极和便携式干、半干电极的优缺点,并着重介绍了凝胶半干电极的优势及其在SSVEP脑机接口的应用。

总的来说,凝胶半干电极与干电极相比,具有良好的舒适性和较低的阻抗。并且,使用凝胶半干电极的受试不用洗头,结合预先装配,可以大大缩短受试的准备及等待时间,主试也无需清洗脑电帽或电极上的导电膏残留。实验也证明,凝胶电极在SSVEP脑机接口中,在头皮有发区和耳周无发区应用表现良好,有望进一步推广在其他范式脑机接口中的应用。

最后,裴老师展望兼顾脑电信号质量、舒适度和便捷性的头皮电极及脑电帽的设计,还需要在材料、结构和人机界面的深入研究。

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报告嘉宾:殷明 教授

报告主题:256通道低功耗侵入式脑机接口采集刺激芯片系统

殷明教授结合动物及人体实验为大家介绍了目前的一系列侵入式和非侵入式脑机接口成果。结合自己的芯片和器件研发经验,殷老师为大家介绍了实验室自主设计的128通道脑机接口专用芯片,并从芯片的设计、封装、仿真与测试,到放大器、ADC模块、采集功能和刺激功能角度对该款芯片进行了详细的介绍。

该芯片可以搭载了自主研发的脑电检测调控系统、无线脑电接受系统和简约版无线头置式脑电检测调控系统,为脑机接口研究和应用提供了极大的便利。紧接着,殷教授介绍了新一代256通道脑机接口专用芯片的设计思想,并结合现有脑机接口商用芯片进行了详细的对比。

最后,殷教授展望了下一代脑机接口芯片和系统,有望在无线供能与传输、全植入式期间、多通道刺激和超低功耗采集等方面实现重大突破。

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信息来源:中国神经科学学会